微機(jī)器人技術(shù)近年來得到了快速發(fā)展，其中工作于液體表面的磁微機(jī)器人在細(xì)胞培養(yǎng)、水質(zhì)檢測(cè)以及芯片實(shí)驗(yàn)室等方面具有巨大的潛能。由于微尺度的物理作用和宏觀具有極大差別，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)動(dòng)靈活的微機(jī)器人仍具有極大挑戰(zhàn)性，也直接影響微機(jī)器人的進(jìn)一步發(fā)展和應(yīng)用。

受自然界中動(dòng)物運(yùn)動(dòng)的啟發(fā)，哈爾濱工業(yè)大學(xué)機(jī)器人技術(shù)與系統(tǒng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室提出由兩個(gè)圓形單體組成的伙伴型磁微機(jī)器人，適合于液體表面微尺度操作任務(wù)。此微機(jī)器人可在磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)下快速運(yùn)動(dòng)，通過調(diào)整運(yùn)動(dòng)方式，機(jī)器人可在水平液面、彎月面以及固-液界面上高效運(yùn)動(dòng)。另外，伙伴型磁微機(jī)器人可實(shí)現(xiàn)對(duì)液面上微對(duì)象的夾持、定向傳輸與釋放，展現(xiàn)出靈活的操作能力。

研究者利用擺動(dòng)磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)微機(jī)器人以近似蛇怪蜥蜴或海豚的運(yùn)動(dòng)方式在界面獲得推進(jìn)力。仿照蛇怪蜥蜴運(yùn)動(dòng)形式，伙伴型微機(jī)器人兩個(gè)單體輪流拍擊液面，通過這種方式可在水平液面上快速運(yùn)動(dòng)。仿照浮出水面的海豚運(yùn)動(dòng)形式，此微機(jī)器人保持一端抬起一端下沉的姿態(tài)，通過來回?cái)[動(dòng)的方式可在液體彎月面上運(yùn)動(dòng)。針對(duì)伙伴型微機(jī)器人在不同磁場(chǎng)下的相互作用，研究者制定了相應(yīng)的微操作策略，通過微機(jī)器人兩個(gè)單體的連接、分離與姿態(tài)調(diào)整，可實(shí)現(xiàn)對(duì)微對(duì)象的夾持和釋放。基于微機(jī)器人在液面的運(yùn)動(dòng)特性，可以控制微機(jī)器人完成相對(duì)復(fù)雜的傳輸任務(wù)，包括沿預(yù)定路徑或沿彎液面的傳輸?shù)取Ｔ摴ぷ饕矠檠兄乒ぷ饔谝后w和空氣環(huán)境中的兩棲微機(jī)器人提供了新思路。

相關(guān)成果以“Flexible Magnetic Micropartners for Micromanipulation at Interfaces”為題，發(fā)表在ACS Applied Materials & Interfaces上（DOI:10.1021/acsami.2c01131）。論文由哈工大博士生何元哲和趙敏在王樂鋒副教授指導(dǎo)下完成，同時(shí)得到了孫立寧教授和榮偉彬教授的指導(dǎo)，其中實(shí)驗(yàn)部分得到了山東理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院范增華副教授的幫助。該研究得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金等資金的支持。